Otwórz schowek Brak ulubionych odcinków
Fizyka w medycynie – co się tak naprawdę dzieje w rezonansie? [E158]

Fizyka w medycynie – co się tak naprawdę dzieje w rezonansie? [E158]

Pobierz Dodaj do ulubionych

Udostępnij odcinek

Pobierz Dodaj do ulubionych

Udostępnij odcinek

Dodaj do ulubionych
Pobierz odcinek

Udostępnij odcinek

Gość odcinka

Prof. Bożena Jasińska

Prof. Bożena Jasińska

Kierowniczka Katedry Fizyki Materiałowej w Instytucie Fizyki na Wydziale Matematyki, Fizyki i Informatyki Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie. Zajmuje się fizyką jądrową oraz fizycznymi metodami diagnostyki medycznej. Współautorka międzynarodowych patentów na badania nowymi metodami obrazowania PET.

To najwspanialsza metoda diagnostyki ciała ludzkiego – mówi o badaniu PET (pozytonowa tomografia emisyjna) moja dzisiejsza rozmówczyni, prof. Bożena Jasińska z Katedry Fizyki Materiałowej w Instytucie Fizyki na Wydziale Matematyki, Fizyki i Informatyki Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie. Pani profesor opracowuje właśnie zupełnie nową metodę diagnostyki PET, a do tego kipi takim entuzjazmem, że ostrzegam: wysłuchanie tego odcinka grozi chęcią pójścia na studia fizyczne!

No dobrze, ale co takiego wyjątkowego jest w badaniu PET? Wszystko! – U podstawy działania tego urządzenia leży anihilacja pozytonów – wyjaśnia profesorka. Wkraczamy tu więc w kwestie antymaterii, rozpadu promieniotwórczych izotopów, kwantów gamma, a wszystko to w służbie medycyny – czyż to nie fascynujące? Moja rozmówczyni pracuje aktualnie nad nową wersją tak urządzenia (poznacie J-PET), jak i metod badania: wyobraźcie sobie, że anihilacja pseudoatomów może powiedzieć lekarzom, jaki rodzaj nowotworu znajduje się w ciele pacjenta! J-PET ma być sporo tańszy niż aktualnie stosowane urządzenia, a do tego mobilny i modułowy. Czy taka maszyna rzeczywiście już istnieje? – Stoją całe prototypy – potwierdza prof. Jasińska, przeprowadzono nawet próby z pacjentami.

Rozmawiamy też o innych metodach diagnostyki, które wykorzystują zjawiska fizyczne. Poza badaniem PET mamy więc tomografię komputerową, która wykorzystuje promieniowanie rentgenowskie, ale w odróżnieniu od „zwykłego” zdjęcia rentgenowskiego tworzy trójwymiarowy model wybranego fragmentu naszego ciała. Mamy też rezonans magnetyczny, który opiera się na zupełnie innym zjawisku fizycznym: mówimy tu o rozszczepieniu poziomów energetycznych w cząstkach wodoru w naszym ciele.

– To nie jest łatwe, studentom fizyki opowiada się o tym dopiero na trzecim roku – śmieje się moja gościni. Dowiecie się też, w jaki sposób przechodzi przez ludzkie ciało promieniowanie rentgenowskie, co to jest spin cząstki, jak podaje się pacjentom izotop promieniotwórczy przed badaniem, jaka jest korzyść z tego, że tkanki nowotworowe są żarłoczne, oraz jak wykorzystuje się skłonność pozytonów do wpadania w „dziury” w materii.

PEŁNA TRANSKRYPCJA

Karolina Głowacka: Radio Naukowe w podróży, goszczę u pani profesor Bożeny Jasińskiej. Dzień dobry, pani profesor.

Bożena Jasińska: Dzień dobry pani, witam państwa słuchaczy.

K.G.: Pani profesor kieruje Katedrą Fizyki Materiałowej w Instytucie Fizyki na Wydziale Matematyki, Fizyki i Informatyki Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie. A będziemy rozmawiały o zaglądaniu do wnętrza naszych ciał, o diagnostyce medycznej. To zaglądanie jest możliwe dzięki fizyce i nowym koncepcjom, nad którymi pani pracuje. Na początek chciałabym, żeby pani nam wyjaśniła różne sposoby diagnostyki, które dla nas, laików, wyglądają dość podobnie, czyli jest wielka tuba, w którą się najczęściej wjeżdża, taki obwarzanek. A to są różne rzeczy, bo bardzo często jest to rezonans magnetyczny, tomografia komputerowa, ale też niejaki PET. Spróbujmy to wszystko rozwikłać, pani profesor. Może na początek, jak działa rezonans magnetyczny?

B.J.: Dobrze, skupimy się na wszystkich metodach. Ustaliła pani do tej rozmowy świetną koncepcję, ponieważ rzeczywiście, dla pacjenta to jest coś takiego, że kładzie się on na leżance i wjeżdża w estetyczne kółko, najczęściej białe. Czasem buczy, czasem nie buczy, czasem coś tam skrzypi troszeczkę. Te wszystkie wspomniane techniki to są techniki obrazowania, to znaczy, obrazowania obecnie, czyli odtworzenia najlepiej takiego trójwymiarowego obrazu całego ciała, który sobie jeszcze lekarz może obracać, popatrzeć pod różnym kątem, ustalić następnie formę terapii czy jak najlepiej operować itd.

A dla fizyka – zresztą rzesza fizyków pracuje przy tych technikach – pierwszym krokiem zbudowania takiego urządzenia jest wymyślenie, które zjawisko fizyczne nadaje się do tego, żeby w ogóle zobrazować, czyli uzyskać jakikolwiek sygnał, no a później pozostałą procedurą zajmują się informatycy. W tej chwili te współczesne metody diagnostyki medycznej to jest współpraca sztabu ludzi. Zaczyna się od fizyka, zjawiska i pomyślenia, jakby to zrobić, potem przychodzi ekipa elektroników, potem kolejna informatyków, a na koniec jeszcze lekarz radiolog, który potrafi to zinterpretować i wykorzystać.

Więc rzeczywiście w tej chwili to już są metody niezwykle skomplikowane. I właśnie tak jak pani wspomniała, wszystkie się różnią. Chyba najprostsza z punktu widzenia odbiorcy, czyli pacjenta, który kiedykolwiek się z tym spotkał, jest tomografia rentgenowska. To coś, co się nazywa w skrócie w medycynie CT albo KT, czyli tomografia komputerowa. Komputerowa, ponieważ na końcu stoi komputer, na którym widać obraz. Natomiast zginęło gdzieś w międzyczasie tzw. zjawisko fizyczne. I tam wykorzystuje się promieniowanie rentgenowskie. To jeszcze może zrobię taki wtręt – swoją drogą ja bardzo lubię robić dygresje, gdybym zginęła w dygresjach, to proszę wrócić na tor podstawowy – otóż odkrycie promieniowania rentgenowskiego nastąpiło niewiele więcej niż sto lat temu, koniec XIX wieku, zresztą promieniotwórczości też. A teraz jesteśmy już na niesamowitym etapie rozwoju. I już na samym początku Roentgen, odkrywając to zjawisko, zobaczył, że te dziwne promienie przechodzą przez ludzkie ciało. Pewnie każdy gdzieś tam kiedyś spotkał się w internecie z tą sławną ręką jego małżonki. Notabene on potem zapraszał różnych profesorów pod ten aparat, oglądał ich ręce i pokazywał widowni. Bo Roentgen zbudował taką jedną lampę, jeździł z nią, dawał wykłady i prezentował własności tego swojego promieniowania. Mówiąc językiem współczesnym dzisiejszego fizyka, jest to fala elektromagnetyczna o dość dużej energii. Czyli powiedzmy, światło słoneczne, potem nadfiolet – z tym jeszcze wszyscy się spotykamy. Z punktu widzenia takiej budowy wewnętrznej, choć trudno mówić o „budowie wewnętrznej” w przypadku fali elektromagnetycznej, no ale tak to nazwijmy, to nie są cząstki materii, tylko czysta energia. I to promieniowanie rentgenowskie po prostu ma większą energię, aniżeli światło, które widzimy okiem. A promieniowanie gamma, które pochodzi z jąder, ma jeszcze wyższą energię. No i wracając do tego promieniowania rentgenowskiego, Roentgen zauważył, że ono przechodzi przez ciało ludzkie i że inaczej widać mięśnie, inaczej widać kości, a jeszcze inaczej tamten pierścionek z metalu, który był na ręce jego małżonki.

K.G.: Skoro jesteśmy w dygresji, to ja w niej pozostanę – szczerze mówiąc, nie rozumiem tego do końca. To znaczy, przechodzą te fale przez ludzkie ciało, ale nie całkiem. Jakoś tam widać kości, widać zarys skóry. To jak one przechodzą, że jednak coś widać? Przechodzą czy nie przechodzą?

B.J.: Przechodzą, ale część z nich jest pochłaniana. Im większa gęstość tkanki, tym pochłaniane jest więcej.

K.G.: Dlatego widać kości.

B.J.: Tak, bo tam zostało pochłonięte to promieniowanie. Nic nie przeszło na drugą stronę i klisza się nie zaczerniła. Niestety jesteśmy w epoce, gdzie jest cyfrowy obraz i zdjęcia w komórkach, a pewnie już niewiele osób wie, jak to jest – zrobić klasycznym aparatem z obiektywem optycznym zdjęcie, wywoływać je potem na kliszy i co to jest negatyw. To, co widzimy na tych pierwszych klasycznych zdjęciach rentgenowskich, robionych jeszcze przez Roentgena i pierwsze osoby, które się tym zajmowały, to jest właśnie taki negatyw, klisza. I zasada jest taka, że im mniej przejdzie promieniowania, tym klisza mniej naświetlona, czyli ten kawałek lepiej widać. A im więcej przejdzie, tym bardziej kliszę naświetli. I stąd te fragmenty – skóra, drobne mięśnie – tu pewnie jakiś lekarz się oburzy, ale jakieś tam mięśnie w dłoni są. Przeszło przez nie dużo promieniowania, zaczerniło kliszę i widać to słabo. A to, przez co nie przeszło, zatrzymało się promieniowanie rentgenowskie, widać bardzo dobrze. Czyli dokładnie rzecz biorąc, opieramy się na tym, że promieniowanie rentgenowskie w jakiejkolwiek materii, w tym w ciele człowieka, jest pochłaniane w różny sposób przez tkanki o różnej gęstości.

K.G.: Ale czym się różni ta tomografia komputerowa – jak pani zwróciła uwagę, gdzieś w tej nazwie zniknęło właśnie to wykorzystywane zjawisko fizyczne – od takiego zwykłego, klasycznego zdjęcia rentgenowskiego? Stoimy, pyk, foteczka, wychodzimy. To czym jest ta tomografia?

B.J.: Jeśli chodzi o oddziaływanie z ciałem człowieka, niczym. I tu jest pochłanianie promieniowania rentgenowskiego, i tu. Tomografia to jest taki kolejny krok, w którym robi się zdjęcie warstwowe. Plasterek po plasterku „kroi się” ciało człowieka. Inaczej skonstruowana jest lampa rentgenowska. Ona nie stoi przed nami i nie prześwietla ciała człowieka, tylko na odpowiednich rolkach, osiach krąży wokół głowy. Wybieramy sobie plasterek o określonej wysokości, powiedzmy, pół centymetra, lampa objeżdża wkoło głowy i prześwietla ten plasterek ciała. Procedury informatyczne służą później do tego, żeby te zdjęcia rentgenowskie zrobione pod różnymi kątami nałożyć odpowiednio na siebie tak, żeby otrzymać informację, które elementy leżą na brzegu, które pochłaniają gęstość, np. kość w czaszce, a które leżą w środku. Gdyby w mózgu, który ma mniej więcej taką samą gęstość, znajdował się gdzieś nowotwór, który jest gęstszą tkanką, to właśnie inaczej by było pochłonięte promieniowanie i zobaczylibyśmy to jako plamę o innym odcieniu szarości na tle całego zdjęcia. I później robimy jedną warstwę, a potem drugą, trzecią, piątą, dziesiątą. Kiedyś zdjęcia z tomografii wyglądały tak, że otrzymywaliśmy tam taką dużą kliszę i na niej ze dwadzieścia czy więcej takich główek, od podstawy czaszki aż do czubka głowy. A teraz współczesne informatyczne nowsze metody pozwalają te plasterki poskładać w jedną całość i zrobić takie, jak gdyby prześwietlenie było robione pod wszystkimi możliwymi kątami.

K.G.: A co takiego robi promieniowanie rentgenowskie z naszym ciałem, że nie należy się mu zbyt często poddawać?

B.J.: Każde promieniowanie o wysokiej energii, w tym promieniowanie rentgenowskie – zresztą one wszystkie nazywają się dla fizyka promieniowaniem jonizującym – przechodząc przez ludzkie ciało, oddziałują. Promieniowanie rentgenowskie nie wie, czy przechodzi przez stół, przez cegłę, czy przez tkankę miękką żywego człowieka, więc oddziałuje tak, jak oddziałuje z materią, np. jonizuje, czyli odrywa elektrony, rozprasza się i pewne fotony zaczynają rozchodzić się w innym kierunku. Przy wysokiej energii – bo promieniowanie rentgenowskie może mieć energię w bardzo szerokim zakresie – może się również zdarzyć, że uszkodzi nasze DNA. Ale żeby zaszło bardzo dużo takich aktów uszkodzenia DNA, musi być bardzo wielka intensywność promieniowania albo musimy być naświetlani bardzo długo. W języku fizyki im większą dawkę otrzymamy, tym większe prawdopodobieństwo uszkodzenia tkanki. Przy małych dawkach jest to nieszkodliwe. No ale nikomu nie radziłabym, żeby sobie codziennie robił tomografię rentgenowską na różne części ciała. Musi być odstęp czasu.

K.G.: To już wiemy, jak działa tomografia komputerowa. A rezonans magnetyczny? Jak to działa?

B.J.: Rezonans magnetyczny jest oparty o zupełnie inne zjawisko fizyczne. Przy okazji rezonansu magnetycznego nie łapiemy żadnej dawki promieniowania. Tam ani nie podaje się pacjentowi pierwiastka promieniotwórczego, ani nie przechodzi przez niego promieniowanie rentgenowskie. Cała ta procedura, zjawisko, które jest wykorzystywane, nazywa się dokładnie „jądrowy rezonans magnetyczny” i polega na tym, że ten medyczny jest oparty tylko na wodorze, który w znajduje się w wodzie w organizmie ludzkim. Bo szerzej w chemii może być trochę więcej tych wykorzystywanych izotopów. Na wodorze, i to tym najprostszym wodorze 1. Jeżeli w silnym polu magnetycznym umieścimy jakikolwiek związek, w tym człowieka, to zachodzi zjawisko, które się nazywa rozszczepieniem poziomów energetycznych. I później dobieramy kolejne pole magnetyczne, w którego przypadku ten rezonans ma częstość zgodną z częstością przejścia między tymi rozszczepionymi poziomami.

K.G.: A gdzie to się rozszczepia?

B.J.: To się rozszczepia „symbolicznie”, ale wszystkie cząstki, jakiekolwiek istnieją, to nie są kulki wrzucone w bęben od totolotka. One zajmują odpowiednie struktury. Tu musimy zaangażować  do tego modną teraz mechanikę kwantową. One muszą zajmować odpowiednie poziomy energetyczne. Odpowiednie zasady fizyczne regulują to, jak one się zachowują. Tą najważniejszą ostatnią cechą, własnością kwantową, która ma takie wielkie znaczenie, jest spin cząstki, który może być taką strzałeczką albo bączkiem, który się kręci w prawo czy w lewo. W tej wodzie wodór 1 ma trochę bączków, które się kręcą w prawo, a niektóre w lewo. Dopiero jak cały obiekt umieścimy w bardzo dużym polu magnetycznym – w tych medycznych rezonansach jest to jeden do półtorej tesli – to właśnie następuje fizycznie. I masowo nic się nie zmienia w organizmie człowieka, tylko zmieniają się te stany energetyczne, które jesteśmy w stanie zobaczyć, dołączając inne pole magnetyczne, które jest przemienne. Bo trzeba powiedzieć, że fizycy w tej chwili energię tych fotonów – zresztą promieniowania rentgenowskiego też – opisują jako zależną od częstości, że to są takie fotony. Każda fala ma określoną długość i określoną częstość. I te fotony energii też. Jeżeli mamy takie rozszczepione, czyli po prostu dwie różne energie dla dwóch poziomów, i one są w pewnej odległości, i gdyby teraz ten bączek, który kręci się w górę, chciał przeskoczyć na ten poziom, w którym kręci się w dół, to musiałby na to zużyć trochę energii. Moglibyśmy wyliczyć, że ta energia ma jakąś tam częstość. Bierzemy to drugie pole magnetyczne, w którym tak dobieramy częstość, żeby była idealnie zgodna z energią tego przejścia między poziomami. No i właśnie stąd słowo „rezonans”.

K.G.: Muszę przyznać, że nie do końca łapię. W moim ciele dochodzi do tych zmian energetycznych? I zależy od tego, która tkanka, ile ma wody?

B.J.: Tak. I jak użyjemy dużego pola magnetycznego, to więcej tych wodorów z jednym ustawieniem spinu ustawi się na jednym poziomie, a mniej na drugim. To nie jest łatwe. Studentom fizyki opowiada się o tym dopiero na trzecim roku.

K.G.: Dziękuję, to mi pani trochę ulżyła. [śmiech] 

B.J.: Słyszą tam: gdybyście chcieli poszukać, to na temat zjawiska rezonansu magnetycznego pisze się grube książki.

K.G.: Ale jaka tutaj jest jakaś rozdzielczość? Co rezonans magnetyczny może wyczytać dzięki tym zmianom stanu energetycznego?

B.J.: To rezonansowe pole magnetyczne włącza się i wyłącza. Reszta jest już zależna od sposobu działania organizmu człowieka. W różnych tkankach, które mają różną ilość wody, po różnym czasie następuje „rozładowanie”. Możemy to sobie wyobrazić tak, jak rozładowuje się kondensator. I po częstości i po czasie rozładowania wnioskujemy, jaka jest aktywność określonej tkanki. Bo o ile rezonans rentgenowski widział gęstość tkanki, o tyle rezonans jądrowy mówi nam o aktywności, o funkcjach pewnych tkanek. I dlatego najczęściej – kolejna dygresja – w medycynie stosuje się tzw. układy hybrydowe. Najpierw robi się to CT, taki rozkład gęstości tkanek, a potem robi się rezonansem magnetycznym takie badanie, które pokazuje, które fragmenty tkanek działają bardziej intensywnie.

K.G.: Stąd badania mózgu?

B.J.: Tak. Stąd badania źle działających kręgosłupów itd. Bo rezonans magnetyczny jest funkcjonalnym obrazowaniem. I kiedy nałożymy te dwa obrazy na siebie, to dokładnie widzimy, czy cały jeden organ działa inaczej, niż powinien, czy tylko jego fragment.

K.G.: A jaka jest rozdzielczość takiego rezonansu? Jak my dokładnie możemy to zobaczyć?

B.J.: Każdej firmy inny.

K.G.: Okej. To chodzi o siłę tego magnesu czy co o tym decyduje?

B.J.: Siła tego dużego, stałego magnesu, tego, który się tłucze i dlatego dają nam słuchawki przy badaniu, powoduje to, jak bardzo te poziomy się nam rozjadą, na jaką odległość. Im większe pole, tym większa odległość i więcej tych wodorów ze spinem do góry jest na innym poziomie niż tych ze spinem do dołu. A rozdzielczość jako taką, żeby porównać np. do współczesnych komputerów i do pikseli, to czegoś takiego nie ma. Bo tam jest pewna cała funkcja, a jedyne, co można mówić o rozdzielczości, to to, z jaką dokładnością jesteśmy w stanie tym drugim polem, tym, które ma częstość, dostroić się do rezonansu, czyli do tych przejść w organizmie ludzkim. Więc to działa na troszeczkę innej zasadzie, nie takiej jak typowa aparatura elektroniczna, że jest jakaś tam krzywa zdolności rozdzielczej i dokładnie widzimy milimetr czy centymetr.

K.G.: Jak szłam tutaj do pani, to już byłam zafascynowana tym tematem, ale mój podziw zaczyna rosnąć coraz bardziej.

B.J.: Zapraszamy do studiowania fizyki, potrzebujemy pasjonatów. [śmiech]

K.G.: Rozważę, rozważę. [śmiech] Powiedziała pani, że rezonans magnetyczny to jest takie badanie, w którym nie podaje się pacjentom pierwiastków promieniotwórczych. A w których się podaje?

B.J.: To znaczy, pierwiastków promieniotwórczych się nie podaje, ale czasami rezonans magnetyczny robi się również z podawaniem dodatkowych substancji. Bardzo często takie badanie kręgosłupa czy mózgu robi się wtedy, kiedy chce się dokładnie zobaczyć ukrwienie, czyli naczynia krwionośne. Ale to na pewno nie pierwiastek promieniotwórczy, tylko inne substancje. I w zależności od tego, jakie schorzenie podejrzewa lekarz, różne substancje się podaje pacjentowi.

K.G.: A jak działa PET?

B.J.: Akurat przy PET-cie, i to takim nowej generacji, pracuję. Ale właśnie tak jak wcześniej mówiłyśmy, zaczniemy od tych PET-ów, z którymi teraz pacjenci mogą mieć do czynienia, bo już w Polsce mamy kilka albo kilkanaście egzemplarzy. Są i w szpitalach, i firmy prywatne już zaczynają je sprowadzać – jest to rewelacyjne. Bo ja uważam, że to najwspanialsza metoda diagnostyki ciała ludzkiego, jaka istnieje. A jeszcze tak około dwudziestu lat temu mieliśmy chyba tylko jeden egzemplarz w Bydgoszczy, i to dzięki lekarzowi pasjonatowi, który był w tamtym ośrodku. Jest to aparatura niezwykle droga, kupienie takiego aparatu to jest dla szpitala koszt kilkudziesięciu milionów, plus jeszcze powinno być bardzo duże zaplecze dla fizyków i chemików.

K.G.: Ktoś to musi obsługiwać.

B.J.: Tak. Trzeba mieć substancję promieniotwórczą, a żeby tę substancję wyprodukować, trzeba mieć akcelerator – taki prosty, cyklotron – ale trzeba go mieć i ktoś go musi obsługiwać.

K.G.: W pobliżu? 

B.J.: Tak, najlepiej w małym budyneczku parę metrów dalej.

K.G.: A nie można sprowadzać?

B.J.: Tak, jeżeli się nie ma takiego urządzenia, to zawiera się umowę z ośrodkiem, który je produkuje i wtedy helikopterem na dany dzień przywożą nam taką bombę zegarową, czyli tyle porcji, ilu mamy pacjentów do przebadania. W Polsce mamy tylko kilka cyklotronów, a pozostałe pracują tak, że jest tylko skaner do badania ciała ludzkiego, a ten izotop promieniotwórczy trzeba przywieźć i dostarczyć z odpowiednimi rygorami, no bo wieziemy preparat promieniotwórczy o bardzo wysokiej aktywności.

K.G.: I te helikoptery latają z reaktora MARIA?

B.J.: Nie, niekoniecznie. Z reaktora MARIA te helikoptery rozwożą inne izotopy, różne technety, jody itd., bo takie się produkuje. Natomiast to musi być mały, najlepiej właśnie cyklotron, czyli taki kołowy akcelerator, który jest dedykowany tylko i wyłącznie do produkcji jednego określonego izotopu. Wtedy jest to najbardziej efektywne i w takiej jednostce wystarczy zatrudnić nie kilkudziesięciu, a kilku fizyków.

K.G.: Skupmy się na tym urządzeniu. PET – pozytonowa tomografia emisyjna. Pani mówi, że jest to wspaniałe. Na czym ta wspaniałość polega?

B.J.: Właśnie na możliwościach badań funkcjonalnych, ponieważ w zasadzie są dwa główne kierunki wykorzystania – jeden to jest poszukiwanie nowotworów i przerzutów. Ponieważ jest to też technika, tak jak rezonans magnetyczny, oparta na funkcjonowaniu organizmu, drugi kierunek badań to głównie badania poznawcze mózgu. Tak że nie musi się wytworzyć nowotwór, a np. świetnie diagnozuje się chorobę Alzheimera, Parkinsona. Tak się uczymy o mózgu – który fragment mózgu jest zaangażowany, kiedy czytamy, piszemy, coś sobie wyobrażamy itd.

K.G.: To jak w takim razie działa PET?

B.J.: Może zacznijmy od początku, od tego, że pojawia się słowo „pozytonowa” tomografia emisyjna – bohater, który mrozi krew w żyłach, no bo antymateria. Gdzieś tam kiedyś wspominałam, że to prawie jak z Dana Browna i krzywdę zrobimy, ale jak widać, żadnej osobie, która miała to badanie robione, krzywda się nie stała.

K.G.: Nie zanihilowała. [śmiech]

B.J.: Tak. [śmiech] Chociaż u podstawy działania tego urządzenia leży właśnie anihilacja pozytonów. Pozyton to jest dokładnie taki elektron, tylko ma dodatni ładunek elektryczny, a nie ujemny. I normalnie jako cząstka antymaterii nie istnieje w przyrodzie, nie buduje naszego świata. Więc trzeba znaleźć źródło tych pozytonów. Tego typu procesem jest np. rozpad promieniotwórczy beta, dla fizyka dokładnie beta plus, czyli są emitowane pozytony. Ponieważ będziemy wykorzystywali ten preparat w medycynie, no to dobrze by było, żeby on się bardzo szybko wyczerpywał w organizmie człowieka, czyli żeby się rozpadał pierwiastek, a nie żeby człowiek latami nosił go w sobie w postaci bomby zegarowej. Dlatego wytypowanych zostało raptem kilka izotopów, np. węgiel-11, fluor-18. Najbardziej popularny jest ten fluor-18, który, o ile dobrze pamiętam, tzw. okres połowicznego rozpadu ma ½, około dwie i pół godziny. Oznacza to, że po tym czasie połowa preparatu znika, nie ma już promieniotwórczości. I to jest ten pierwszy krok – w akceleratorze produkujemy izotop np. fluoru-18, który jest betapromieniotwórczy.

K.G.: Zejdźmy tutaj jeszcze trochę do podstaw – do samego rozpadu beta. Co się takiego dzieje, że pojawia się ten pozyton? Bo tego jeszcze nie wiemy.

B.J.: Rozpad beta polega na tym, że wewnątrz jądra atomowego znajduje się ileś protonów i ileś neutronów. I pewne jądra – fizycy nazywają je protononadmiarowymi albo neutrononadmiarowymi.

K.G.: I to są te nasze izotopy, czyli różne wersje pierwiastka?

B.J.: Tak. Jeden pierwiastek, np. węgiel, ten normalny, najbardziej podstawowy – C12, ma sześć protonów i sześć neutronów. Ale jest taki węgiel C13, C14 i one mają tyle samo protonów, ale neutronów dokładamy po jednym. A to jest ciągle ten sam pierwiastek. No i właśnie czasami jest dużo za dużo tych neutronów albo dużo za dużo protonów. I wtedy jądro samo z siebie chciałoby się stać bardziej stabilne. No bo wszystkie ciała w przyrodzie dążą do, jak to fizyk mówi, zajęcia minimum energii, czyli żeby mieć jak najbardziej stabilną pozycję. W takim przypadku wewnątrz jądra atomowego dochodzi do przemiany. Jak jest za dużo neutronów, to neutron zamienia się w proton. Neutron ma zerowy ładunek, a proton plus jeden. No to żeby mu się zmienił ładunek, z wnętrza musi wylecieć cząstka, która ma ładunek minus jeden. I takie coś to jest beta minus rozpad. Jak jest dużo za dużo protonów, a chciałyby się zamienić w neutrony, to muszą stracić ten ładunek, żeby mieć zero. Czyli z wnętrza jądra wylatuje cząstka, która ze sobą zabiera ładunek plus jeden. I to jest ten dodatni elektron, czyli pozyton. To jest ta wielka antymateria, która ma nas zabić albo chociaż troszeczkę podgryzać.

K.G.: Stąd uzyskujemy te potrzebne nam pozytony.

B.J.: Tak. I to niestety nie koniec, bo pacjentowi przecież nie podamy drinka z fluoru-18. Szukamy substancji, którą zaakceptuje nasz organizm, czyli jest w jakiś tam sposób biologicznie odpowiednia. I ten kolejny krok, inne słówko medyczno-chemiczne – nazywa się radiofarmaceutykiem. „Radio”, bo do normalnego związku chemicznego wykonujemy pewne procedury, żeby dodać trochę tego izotopu promieniotwórczego. W przypadku PET wykorzystujemy izomer glukozy – nazywa się on deoksyglukoza, bo jak wiemy, każda komórka naszego ciała funkcjonuje na metabolizmie glukozy, żeby mogła żyć. W tej glukozie robimy chemicznie taki zabieg, że w każdej cząsteczce jeden z atomów wodoru zastępujemy tym fluorem-18. I taką glukozę, taki śliczny cukier podajemy pacjentowi w postaci dożylnej iniekcji. Potem pacjent sobie leży wygodnie, ma się nie ruszać tak, żeby ten preparat rozszedł się po jego całym ciele. A nie ruszać ma się dlatego, że gdyby biegał, to jego pewne mięśnie działałyby intensywnie i by udawały, że to jest nowotwór.

Teraz kolejny krok – skupmy się np. na badaniu nowotworów, bo to będzie chyba takie bardziej obrazowe. Otóż wiemy z badań medycznych, że tkanki nowotworowe są żarłoczne. Polega to na tym, że glukoza jest metabolizowana mniej więcej dziesięć razy szybciej niż przez normalne tkanki. W związku z tym tkanki nowotworowe przemetabolizują, mówiąc brzydko, zjedzą dziesięć razy więcej. I w tym miejscu tych pozytonów wyleci dziesięć razy więcej.

Ponieważ w naszym ciele jest pełno elektronów, bo my jesteśmy zbudowani z materii, wchodzi kolejne zjawisko. Jeżeli cząstka materii spotka się z bliźniaczą cząstką antymaterii, w tym przypadku jest to pozyton elektron, to zachodzi zjawisko, które nazywa się anihilacją, tutaj anihilacją pozytonów. Polega to na tym, że te kuleczki materii kompletnie znikają, a w ich miejsce pojawiają się fotony energii. W podstawowym przypadku dwa, o takiej samej energii – pięćset jedenaście kilo elektronowoltów – i rozlatują się w dwóch przeciwnych kierunkach. Badanie polega na tym, że w tym odpowiednim kółku, do którego wjedziemy, tym razem trzeciego rodzaju, czyli PET-cie, są umieszczone tzw. liczniki scyntylacyjne, czyli takie małe kryształki, które umieją zarejestrować kwant gamma o odpowiedniej energii. No i jak nam się rozlecą te dwa kwanty gamma, te energie w procesie anihilacji, to zareagują dwa kryształki po dwóch przeciwnych stronach tego kółka. W ten sposób znajdujemy nie punkt, tylko na razie po jednym takim punkcie anihilacji linię, z której przyleciały te dwa fotony.

K.G.: Czyli pośrednio rejestrujemy anihilację, jej efekt.

B.J.: Tak, te dwa fotony, które przyleciały. Możemy powiedzieć tylko, że one przyleciały z pewnej linii, ale punktu nie znamy. Żeby poznać punkt, kolejna para musi zareagować w kolejnym akcie anihilacji. I miejsce określamy z punktu przecięcia tych anihilacji. Jak się nam przecina dużo tych linii w jednym punkcie – a powiedzieliśmy, że w tkankach nowotworowych liczba tych anihilacji będzie dziesięć razy większa niż w zdrowych – to w efekcie otrzymamy taki obraz, że w pewnych punktach jest bardzo wysoka intensywność. W pierwszym kroku to znaczy, że w tym miejscu znajduje się jakiś obiekt, który bardzo intensywnie metabolizuje glukozę. Jeżeli nie jest to mózg, to spodziewamy się, że tym obiektem niestety jest nowotwór. I kolejny plus tej techniki – bo mówiłam, że ja uważam, że to jest najlepsza technika, jaka istnieje – to to, że guz nie musi być rozległy, nie musi być wielki, żeby go zobaczyć. Może być malutki, a już źle funkcjonują komórki, pewne skupiska i one będą dawały nam taki nawet „punktowy” wzrost energii. I to może np. sugerować, że pojawiły się przerzuty lokalne o bardzo niewielkiej objętości.

K.G.: Jestem naprawdę pod ogromnym wrażeniem, jak skomplikowane są urządzenia diagnostyczne, żeby do tego wszystkiego dojść, ale czy taki PET jest w stanie powiedzieć jeszcze coś więcej? Proszę wybaczyć, że ja tak chcę ciągle więcej od tej diagnostyki. Może mi to powiedzieć, jaki to jest np. rodzaj nowotworu? Czy on mi mówi po prostu o tej intensywności i tyle?

B.J.: Klasyczne PET-y, które mamy obecnie w szpitalach, mówią tylko o intensywności.

K.G.: Może „tylko” to źle powiedziane – wyłącznie. Żeby nie deprecjonować, bo to naprawdę osiągnięcie ten PET.

B.J.: Tak, to jest wielkie osiągnięcie. Pierwszy PET był chyba w 1953 czy 1954 roku i składał się tylko z dwóch detektorów, a obecnie tych kostek, kryształów scyntylacyjnych, o których mówiłam, jest już nawet w niektórych przypadkach ponad sto tysięcy. I dlatego to jest takie niesamowicie drogie. A to pytanie, które pani zadała, to jest miód na moje serce. Przejdę do eksperymentu, nad którym teraz pracuję. Zresztą nie tylko ja, bo tak naprawdę przy konstrukcji każdego urządzenia pracuje sztab ludzi, specjalistów z różnych dziedzin. I właśnie teraz przechodzimy do czegoś, o czym pacjenci jeszcze nie wiedzą. Obecny projekt budowy PET-u, już nawet nie ogólnopolski, a ogólnoświatowy, bo naukowcy z całego świata dołączają do tej konstrukcji – pomysł na niego jest mniej więcej sprzed dziesięciu lat i jego centrum znajduje się na Uniwersytecie Jagiellońskim. Pierwszym pomysłodawcą projektu był profesor Paweł Moskal właśnie z UJ. Zaświtało mu, że przecież to strasznie droga technika, że Polski, biednego kraju na to nie stać, a bogate kraje mają to może nie w każdym szpitalu, ale w każdym średniej wielkości miasteczku, nie tylko w dużych miastach, i że technika diagnozowania jest rewelacyjna. Bo właśnie oprócz tych nowotworów, o których opowiadałam, wspaniale się tym bada funkcje mózgu. Pomysł był taki: a może by tak zbudować urządzenie dużo tańsze, „dla biedaków”, bo znacznie podnieślibyśmy możliwość diagnozowania pacjentów, poważnie byśmy ją rozszerzyli. A druga rzecz, o której jeszcze nie powiedziałam, to to, że mimo że pacjent wjeżdża w ogromną aparaturę tych obecnie działających PET-ów, tak naprawdę ta część czynna – która kosztuje miliony – to jest nawet mniej niż dwadzieścia centymetrów. To jest taki plaster.

K.G.: Tylko tyle ciała można zbadać?

B.J.: Tak. Więc żeby zbadać większy kawałek ciała, trzeba kilka razy przesuwać, tak jak w dawnych tomografach rentgenowskich. Bo teraz te nowszej generacji są tzw. spiralne – pacjent ciągle jedzie na tej leżance. A kiedyś były takie: pozycja, przebadanie, następna pozycja, przebadanie kolejnej warstwy. I tak działa ten klasyczny PET. On ma wąską aktywną warstwę, dlatego np. z reguły nie robi się badań całego ciała pacjenta, mimo że w momencie, kiedy dostaje on radiofarmaceutyk, przecież rozchodzi się on po jego całym ciele. A bada się np. tylko głowę czy klatkę piersiową – z powodu oszczędności, a chcielibyśmy całość.

K.G.: Chcielibyśmy całość, no bo skoro pani mówi o tym, że można sprawdzić dzięki temu, czy nie ma gdzieś minimalnych przerzutów, to dobrze byłoby wszędzie sprawdzić.

B.J.: Dokładnie tak. Ale czas pracy tego urządzenia potrzebny do przebadania całego pacjenta jest bardzo długi. Więc to jest taka wymuszona oszczędność – tylko tyle, ile musimy. A dobrze by było zbadać całego pacjenta. Więc pierwszy pomysł był taki, żeby to urządzenie było tanie, a drugie, żeby było większe. Pierwszy budowany egzemplarz miał długość pół metra, następny metr itd. Będą kolejne trudne rzeczy, więc może ja tak troszkę ogólnie i po macoszemu powiem – przede wszystkim wykorzystano znacznie tańsze detektory. Nie te superdrogie kryształy, tylko plastiki. Niektóre polimery mają też zdolność do rejestracji – już nie wnikajmy w zjawisko fizyczne – tych fantów gamma z anihilacji, które wylecą.

K.G.: Mówi pani teraz o tym projekcie w Krakowie, tak?

B.J.: Tak, o tym nowym powstającym urządzeniu. Wyobraźmy sobie cały pasek, a nie malutkie kryształki, długości pół metra albo nawet metra, i że układamy je w postaci takiej beczki, która będzie okrążała człowieka. W związku z tym, gdyby to miało metr długości, to jeśli odrzucimy nogi, bada się w zasadzie całego pacjenta za jednym zamachem, więc można dłużej to badanie wykonywać, nazbierać większą statystykę, bardziej precyzyjnie określić, skąd pochodzą te akty anihilacji. Ponieważ jest to kompletnie inna konstrukcja, inny wykorzystany materiał, to dosłownie wszystko od początku trzeba było budować pod ten projekt – metody obrazowania, rejestracji, nawet specjalne wzmacniacze, elektronikę. Sztab ludzi przy tym pracuje, z różnych ośrodków w kraju i na świecie. Każdy się skupia na swoim fragmencie, który ma zrobić. Teraz dochodzimy dopiero do tego, co on będzie mógł więcej oprócz tego, że będzie dłuższy i znacznie tańszy. I tu będzie kolejna rzecz, może nie jak z Hitchcocka, ale dość zabawna pod hasłem „do czego służą konferencje naukowe naukowcom”.

K.G.: Do ploteczek. [śmiech]

B.J.: Tak. W Lublinie było chyba czterdziestolecie utworzenia naszego instytutu. Zaproszono gości z różnych ośrodków i każdy mówił jakiś fragment. Był profesor Moskal – to było już dość dawno, ponad dziesięć lat temu – i mówił o pierwszych próbach, czyli, że wzięto dwa długie paski i w nich wywoływano pewne impulsy, o tym, jak są przekazywane itd. A ja też pracowałam od dłuższego czasu z anihilacją pozytonów, ale z kompletnie inną techniką. Nazywa się to po polsku Spektroskopia Czasów Życia Pozytonów (ang. PALS) i opowiadałam, jakie można uzyskać rewelacyjne informacje o strukturze materiału, o minimalnych przesunięciach atomów w niej. Bo właśnie taki pozyton, który wniknie do materii, ma jeszcze różne drogi anihilacji i w zależności od nich zanihiluje szybciej albo po dłuższym czasie. I w tej technice właśnie mierzy się ten czas przeżywania pozytonów w materii.

K.G.: Ale ja tutaj doczytałam dokładnie i chciałabym, żeby pani jednak o tym opowiedziała, bo dzięki temu odkryłam, że istnieje coś takiego jak pseudoatom. Proszę o tym powiedzieć, bo to jest ekstra. [śmiech]

B.J.: To zaraz do tego dojdziemy. W każdym razie opowiadałam o tych własnościach materii, a profesor o tym, że buduje nowy PET, i się dogadaliśmy. Skoro można badać deformacje materii w strukturze, to dlaczego nie zaprojektować całkiem nowej metody diagnostyki? Przecież to nie znaczy, że wyrzucimy coś, co było w dawnym PET-cie. Ta metoda oparta na tempie metabolizmu będzie dalej. Ale zbudujmy jeszcze nową metodę, która będzie umiała odróżnić rodzaj deformacji. I może uda się stwierdzić, jaki to nowotwór. Tutaj byłby wielki plus, bo dałoby się uniknąć biopsji, która nigdy nie jest przyjemna, pomijając to, że czasami zdarzają się pewne komplikacje – rzadkie, bo rzadkie, ale jednak. Zresztą wszędzie, gdzie trzeba pobrać tkankę z ciała człowieka, dla chorego pacjenta nie jest to nic miłego. Od tamtej pory zaczęliśmy pracować, a schodów było kilka, bo przede wszystkim tkanki biologiczne są niezwykle skomplikowane i tego nikt wcześniej nie robił. W momencie, kiedy zaczęliśmy sobie to wyobrażać i marzyć, było na świecie z pięć prac, które mówiły, że coś tam wychodzi, że jakiś tam nowotwór skóry szczura czy coś takiego, ale nikt nie pociągnął tematu dalej. I wtedy nikt w ogóle nie myślał o PET-cie, tylko że to po prostu badania materiałów.

K.G.: Mówi pani o tej technice PALS?

B.J.: Tak. Bo wszyscy skupiali się na tym, żeby zrozumieć, co się dzieje wewnątrz materiału i jak to tam zachodzi, gdzie się co przesuwa, jakie procesy, temperatura, ciśnienie, przejścia fazowe. Zresztą ja się tym zajmowałam przez ileś lat. Wielu pracowników z Katedry, cała grupa anihilacyjna nadal wykonuje takie badania. Powiedziałam, że tych prac o tkankach biologicznych było raptem kilka na świecie, a liczba prac o polimerach, które wtedy były modne, dochodziła do tysiąca na rok. Więc widać potencjał techniki. Możemy teraz przejść do PALS-u i poopowiadać o tym pseudoatomie, bo to będzie kawałek fizyki, a nie takiej mieszanki biologii z marzeniami i trochę filozofią. Otóż pozyton, który wniknie do materii, spotyka elektron i od razu anihiluje. Ale jeżeli gdzieś jest dziura, to w tej wolnej przestrzeni nie ma elektronów. Więc gdzieś tam z daleka przyleci elektron i razem z pozytonem wpadną do takiej dużej studni. Bo kwantowo-mechanicznie to się opisuje jako studia potencjału – znów wracamy do mechaniki kwantowej, fizyk się bez tego nie obejdzie. Ale one mają tam dużo miejsca i jest mała gęstość. I przez krótki okres może się utworzyć taka śmieszna struktura, którą nazywa się pseudoatomem. Żeby nazwa atomowa była zachowana, po angielsku to się nazywa positronium – ta końcówka -ium, że atom. Jest to pseudoatom dlatego, że nie ma jądra. Nie ma protonów, nie ma neutronów, tylko dwie lekkie cząstki, które krążą wokół wspólnego środka masy.

K.G.: Ale dlaczego one krążą, zamiast, jak należy, od razu się zderzyć, zanihilować i tyle?

B.J.: Krążą dlatego, że w przyrodzie wszystko się rusza, jeśli nie jest w temperaturze zera bezwzględnego. Ten ruch po okręgu jest w jakiś sposób, żeby nie wnikać, preferowany. One nie zbliżają się do siebie na pewną odległość, stoją, mrugają do siebie i się obserwują, tylko zaczynają krążyć wokół siebie jak dwóch bokserów na ringu, zachowując odległość między sobą. I jeszcze są potrzebne te spiny, bo cząstki kwantowe tak mają. One się potrafią ustawić tak, że jedna ma tę strzałeczkę do góry, a druga do dołu, albo że obydwie cząstki mają strzałeczki w jedną stronę. Fizyk nazywa coś takiego tak, że są dwa stany tego positronium – stan para i stan orto. One nie są trwałe, zanihilują po pewnym czasie, ale każdy z nich po innym. Mogę podać te wartości – jedna forma ma czas życia sto dwadzieścia cztery pikosekundy. Przedrostek piko oznacza dziesięć do minus dwunastej. A drugi średni czas życia wynosi sto czterdzieści dwie nanosekundy, ale w bardzo dużej dziurze, taką, którą możemy już uznać za próżnię. Sto czterdzieści dwie nanosekundy, czyli trzy rzędy wielkości dłużej. Jeśli taki pseudoatom znajdzie się w materii, to jednak w pewnej odległości w zależności od tego, czy ta dziurka jest większa, czy mniejsza, inne elektrony są i one by chętnie ten pozyton złapały.

K.G.: To znaczy, że gdzieś w moim ciele są takie dziury i kawałek próżni?

B.J.: Nie próżni, ale dziury w znaczeniu takim, że nie ma tam elektronów. Tylko diament jest tak cudownie zbudowany, że w każdą stronę odległość do najbliższego atomu jest taka sama. Wszystkie cząsteczki, np. DNA, to jest taka podwójna skręcona spirala. Przecież tam jest mnóstwo dziur. Są miejsca, gdzie są gęsto utkane atomy, ale są też takie „dziury”, czyli miejsca, gdzie tych atomów tak gęsto nie ma. I ten pseudoatom lubi te dziury.

K.G.: Ale jak chcemy to wykorzystać diagnostycznie? Jak można wykorzystać istnienie pseudoatomów i tej różnicy w czasie przeżycia? Bo rozumiem, że to jest tutaj kluczowe?

B.J.: Tak. Niektóre z tych dziur są wielkie, a niektóre malutkie. W zależności od tego, czy są one malutkie, czy trochę większe, ten dłuższy czas nie wynosi sto czterdzieści dwie nanosekundy, tylko ulega skróceniu nawet do jednej nanosekundy. I po tym, po jakim czasie zanihilują w określonej materii, w określonej tkance, wiemy, jakiej wielkości są te dziurki. Może zaczniemy od organu, od którego zaczęliśmy badania, czyli od macic usuwanych po operacji. Dlaczego, to za chwilę powiem. Powiedzmy, że mamy normalną tkankę, badamy ją i wyszła jakaś tam wartość tego czasu życia. A teraz rośnie nowotwór, który np. zagęszcza tkankę. Albo przeciwnie, robi się wieki, rzadki i ją rozszerza. I już nam się położenie atomów w strukturze w molekule przesuwa, zmienia i ten pseudoatom jest na tyle czuły, że zanihiluje po innym czasie. Dlatego wszystkie deformacje struktury, czyli nowotworzenie, będą widoczne.

K.G.: Czadowe. [śmiech]

B.J.: Też tak myślę. Dlatego tyle lat nad tym pracuję. [śmiech]

K.G.: To na jakim jesteście etapie? Jak rozumiem, to było tak, że pan profesor budował skaner i jego pomysłem było to, żeby to było po prostu tańsze i dłuższe, a pani przyszła ze swoją znajomością PALS-u, żeby wykorzystać właśnie w tym skanerze…

B.J.: Żeby przygotować kompletnie nową metodę diagnostyki medycznej.

K.G.: I jak wam idzie?

B.J.: Idzie nam jak po grudzie, bo przede wszystkim tak jak powiedziałam na początku, było raptem kilka prac i nikt nic nie wiedział. Ponieważ pracowałam z innymi materiałami, wiedziałam, że są różnice. Ale jakie one będą w tkance organicznej – gdzie nie zapominajmy, że są tzw. biofluidy, czyli woda z różnymi rozpuszczonymi minerałami – nikt nie wiedział. A ponieważ zinterpretowanie zmian nowotworzenia jest rzeczą niezwykle skomplikowaną, moim takim pierwszym marzeniem było tylko i wyłącznie zobaczyć, czy jest różnica między tkanką zdrową i chorą i czy da się zobaczyć różnice między różnymi typami nowotworów w tym samym organie. Dlatego właśnie wybór padł na macicę, ponieważ wiemy, że w Polsce procedury medyczne w niektórych przypadkach pozwalają na usunięcie kobiecie całej macicy. Mamy fragmenty tkanki zdrowej i chorej. I od jednej pacjentki możemy pobrać kilka próbek do badań, bo kolejne pytanie: czy u każdej pacjentki wyjdzie tyle samo? Niekoniecznie. Jest różna zawartość minerałów, różny wiek. Nie wiedzieliśmy nic na początku.

K.G.: W ogóle mam wrażenie, że chce się sprawdzać coś takiego, a przecież nasz organizm jest żywy, to wszystko się ciągle zmienia, pulsuje, miota, przecież w komórce też się dzieją rzeczy. 

B.J.: Dlatego pierwszą rzeczą, od której powiedziałam, że absolutnie nie odstąpię, było to, że ma być kilka próbek od jednego pacjenta i porównywanie tkanki zdrowej i chorej. Zrobiliśmy takie badanie kilkunastu pacjentom. Badania na tkankach biologicznych to jeszcze kolejna rzecz – zgody komisji bioetycznej, odpowiednie procedury, a tu było jeszcze zaangażowanie pierwiastków promieniotwórczych. Więc to nie my wieźliśmy do szpitala swoją aparaturę, tylko przywoziliśmy w małych termosikach, w stałej temperaturze próbki do instytutu, a potem oddawaliśmy je lekarzom. I jeszcze kolejna rzecz – mimo że się pobiera próbkę, to badając tymi pozytonami, ona się nie niszczy. Więc to jest jedna z tych metod, która była szeroko wykorzystywana w chemii jako technika nieniszcząca. Te same kawałeczki tkanki pobranej od pacjenta u nas w laboratorium umieszczaliśmy w formalinie, zawoziliśmy do szpitala i oni na tych kawałkach robili klasyczne badanie medyczne, czyli histopatologię. Potem lekarz patrzył, interpretował, co tam jest, a my mówiliśmy, jaki jest wynik i grupowaliśmy te same typy zmian nowotworowych z naszymi wynikami, czy się zgadzają, czy nie. I rewelacja – różnią się różne typy zmian. Wyobraźmy sobie, że są to pewne schodki, gdzie zerem nazwijmy poziom odniesienia. Nieważne, ile wyszło, u którego pacjenta, ale to jest zero. A jaki schodek będzie np. do mięśniaka, do jakiegoś nowotworu agresywnego itd.? Są schodki i się różnią. Więc pierwsza nadzieja jest.

Potem przyszedł COVID, dostęp do pacjentów padł, współpraca ze szpitalem wiadomo jaka. Ale mamy kolejne dwa szpitale do współpracy, oczywiście będziemy to ciągnąć dalej. Bo pomysł pomysłem, ale ponieważ nikt tego nie badał, to żeby taką nową metodę opracować, potrzeba iluś informatyków, zmiany w układach elektronicznych w aparaturze. I pytanie podstawowe: jeśli tych zmian się nie zobaczy, to po co to wszystko robić? Więc zaczynaliśmy zupełnie na ślepo, no ale z takimi, powiedzmy, chęciami i marzeniami, bo jak się zaczyna coś kompletnie od zera, to chyba można to wrzucić do kategorii marzenia.

K.G.: Wiem, że opatentowaliście pewne rzeczy. Może pani powiedzieć o tym trochę więcej?

B.J.: Na cały ten skaner w tej chwili jest już ponad dwadzieścia patentów, a na te badania nową metodą obrazowania są dwa. Ten pierwszy pomysł profesor opublikował sam, bo chodziło o to, żeby tak jak w PALS-ie odtworzyć te czasy życia. Natomiast za mną chodziło to, żeby jednak nie odtwarzać czasów życia, bo wiedziałam, jakie skomplikowane rzeczy są z tą techniką. A poza tym byłaby straszna rzecz, bo żeby mierzyć czasy życia, musi być odpowiedni sposób rozpadu tego beta plus. Bo oprócz pozytonu, który nam jest potrzebny do anihilacji, musi powstać jeszcze dodatkowy kwant gamma, który jest w aparaturze sygnałem „start”, czyli od tego momentu zaczynamy mierzyć i czekamy, kiedy zanihiluje. I fluor-18 tego nie ma. Czyli trzeba by było zmienić całą procedurę chemiczną, szukać innych izotopów promieniotwórczych, takich, które dają odpowiedni sygnał. Taki jest np. jeden z izotopów skandu. No ale to trzeba znaleźć, jaki związek chemiczny przyjmie ten skand, wyprodukować go, dostać pozwolenie do prowadzenia badań na kompletnie innych związkach, bo nie wiadomo, jak organizm ludzki zareaguje.

K.G.: Ale mówiła pani o tym, że inni naukowcy też się dołączają, że sprawa robi się międzynarodowa.

B.J.: Tak. Tylko może dokończę, bo jest jeszcze drugi pomysł na tę metodę obrazowania, która też jest oparta na tym pseudoatomie. My na skutek iluś lat swoich doświadczeń wiemy, że ten pseudoatom jest taki fajny, że jeden anihiluje, wysyłając dwa fotony, a drugi, wysyłając trzy. Więc zamiast mierzyć czasy życia, można mierzyć liczbę tych anihilacji dwu i trójfotonowych. I to jest ten drugi patent, którego ja jestem współautorką. W tej chwili on już ma również wersje międzynarodowe. Inni naukowcy rozpoczęli badania tkanek biologicznych właśnie tymi klasycznymi technikami PALS, bo i u nas, i u nich wyszło, że przy okazji, próbując opracować nową metodę diagnostyki medycznej, okazało się, że wiele dowiadujemy się o tkankach ludzkich i o procesach nowotworzenia. Nawet taką jedną małą pracę teraz zrobiliśmy i bardzo chcę do tego wrócić, że pewne parametry – bo ich jest dużo więcej, ja nie o wszystkich mówię – dają nam informacje o wolnych rodnikach w organizmie. Więc wtedy być może nawet już nie PET-em, ale robiąc takie badania, jak my robimy u siebie, moglibyśmy na wczesnym etapie stwierdzić, że o, pojawia się już dużo wolnych rodników i to może znaczyć, że człowiek niedługo zacznie chorować na nowotwór.

K.G.: Jeśli chodzi o sam J-PET, bo zdaje się, że tak się nazywa ten nowy…

B.J.: Bo Jagiellonian. Ale nie tylko Kraków jest jagielloński, Lublin też.

K.G.: Ależ oczywiście, jak najbardziej. Zresztą Lublin to absolutnie zachwycające miasto.

B.J.: Bardzo mnie to cieszy.

K.G.: To gdzieś już stoją jego kawałki?

B.J.: Stoją całe prototypy. Oczywiście zmieniało się to kilka razy. Każdy prototyp jest trochę inny i ma inne własności. W tej chwili już jest nawet taki jeden, który mógłby współpracować z MRI, czyli jest nieczuły na pole magnetyczne. I już w Warszawie były zrobione pierwsze próby z pacjentami. Ponieważ pacjenci, którzy normalnie byli badani PET-em na skutek diagnostyki medycznej, i tak już otrzymali ten izotop promieniotwórczy, zgodzili się, żeby ich włożyć do tej innej aparatury. I pierwsze próby odtworzenia obrazu w ciele ludzkim już są. Wiadomo, jeszcze z małą statystyką, bo to takie testowe badania, pierwszy etap. Miejsca, gdzie nowotwór został stwierdzony tym klasycznym PET-em i naszym J-PET-em, zgadzają się.

K.G.: A ile razy tańszy ten J-PET mógłby być, gdyby był taką aparaturą występującą już klasycznie w szpitalach?

B.J.: Ten taki najprostszy byłby około pięciu razy tańszy. Ale cena tego z kolejnymi innowacjami, bo będzie ich jeszcze więcej, byłaby pewnie porównywalna.

K.G.: Ale mówi pani, że były badania w Warszawie tym z Krakowa. To on jest na tyle mobilny?

B.J.: Tak. Można rozkładać na kawałki, na segmenty i złożyć. Złożenie takiego prototypu trwało dobę. Więc to jest kolejna zaleta tego J-PET-u, bo oczywiście on może być klasyczny w szpitalu, jak się go obuduje tymi pięknymi plastikami i będzie taki do wjeżdżania na kozetce, ale może być również wersją mobilną i np., gdyby gdzieś w terenie zdarzyła się jakaś katastrofa, to jedziemy do najbliższego szpitala, zestawiamy J-PET w ciągu kilku godzin i można badać pacjentów. Choć pewnie to, co powiem, nie będzie poprawne politycznie, ale wiadomo, że tzw. otyłość olbrzymia istnieje i że pacjenci ważący dwieście kilogramów, co często zdarza się w Stanach, nie mogą być badani żadną techniką obrazową, bo nie mieszczą się w to kółko. To samo z dużymi zwierzętami. Można by było złożyć większą wersję tego modułowego J-PET-u i również w takich przypadkach prowadzić diagnozowanie.

K.G.: Ale opowiada pani naprawdę o pomyśle, który… Nie chcę użyć słowa „rewolucja”, bo ono jest trochę nadużywane, natomiast skoro ten klasyczny PET jest tak znakomity i marzyliśmy o tym, żeby one były w polskich szpitalach itd., a pani opowiada o projekcie, który z tak zacną technologią może funkcjonować niemalże równolegle, to może to kiedyś być w naszych szpitalach. To jest naprawdę bardzo duża rzecz. Chciałabym panią zapytać o to, czy to się realnie da zrobić w Polsce z naszym finansowaniem itd.? Czy nie jest tak, że zaraz przyjdą Amerykanie, popatrzą na was i powiedzą: fajnie, to my teraz rzucimy ileś tam pieniędzy i zrobimy to w pięć lat.

B.J.: Po to są patenty. Już nawet nie w tej chwili, ale wcześniej, parę lat temu Amerykanie proponowali profesorowi Moskalowi, że wykupią te patenty. Oczywiście nie wyraził zgody, rozwijamy ten projekt nadal. Na razie koncepcja jest taka, że chcemy budować to w Polsce, ale nie oszukujmy się, na razie wszystkie badania są robione z pieniędzy na badania naukowe. Bo tam przy okazji jest mnóstwo doskonałych pomysłów naukowych i można je wykorzystywać. Zresztą rozbudowa różnych technologii informatycznych, elektronicznych itd. czy to, co my robimy – poznawanie wnętrza ciała ludzkiego i dowiadywanie się o jakichś tam procesach, które zachodzą, to jest też wielki plus. Więc to wszystko jest jednocześnie torem naukowym i tym drugim możliwym do zastosowań praktycznych, do diagnostyki. Ale ma pani zdecydowanie rację, że pieniądze to jest sprawa absolutnie kluczowa. No i taki sponsor, który by zainwestował przynajmniej kilkadziesiąt milionów złotych, byłby mile widziany, i byłoby to coś rewelacyjnego.

K.G.: Adres mailowy do pani profesor jest powszechnie znany – gdyby ktoś był zainteresowany, to zapraszamy.

B.J.: Tak. Nauczyciele akademiccy mają adresy mailowe dostępne publicznie.

K.G.: Ma pani w sobie bardzo dużo energii, takiej badawczej i dydaktycznej, jeśli mogę pozwolić sobie na taki komentarz.

B.J.: A dziękuję, to wielki komplement – może pani sobie pozwalać dowolnie dużo. [śmiech]

K.G.: Jak pani to robi? To jest taka pasja, taka fascynacja tym tematem?

B.J.: Tak. Zresztą pani jeździ i spotyka takich ludzi, tu wszyscy tak mają. Bo powiedzmy sobie szczerze, finansowo to nas nikt nie rozpieszcza. W związku z tym, gdyby nie było tej pasji, to by nie było powodu, żeby pracować. A poza tym jest jeszcze jeden wielki plus, korzyść dla wszystkich pracujących naukowo – mózg się wolniej starzeje.

K.G.: Tak, to jest bardzo dobra inwestycja na przyszłość. Ale też właśnie tak jak pani powiedziała, ten świat nauki jest taki słodko-gorzki. Oczywiście zaraz mi się w głowie wyświetliły wspomnienia z innych rozmów – ten błysk fascynacji w oczach to jest coś, z czym spotykam się często, kiedy prowadzę te rozmowy. Szczerze mówiąc, ja też się karmię państwa energią.

B.J.: Tak to jest, podjadamy sobie nawzajem tę energię.

K.G.: I zawsze potem gdzieś po przecinku pojawia się właśnie ten gorzki komentarz, że dla pieniędzy tu nie jesteśmy itd. Chciałabym, żeby rządzący w Polsce zrozumieli, że nauka to jest naprawdę coś, co pcha nas wszystkich do przodu i jest jednym z podstawowych osiągnięć ludzkości, jeśli nie pierwszym jako takim.

B.J.: My wszyscy też byśmy bardzo czegoś takiego chcieli. Niestety, jeśli już jesteśmy na etapie gorzkim, mam wrażenie, że wymyśla się coraz więcej metod, jak ocenić świat naukowy, jak go sparametryzować, nie dając mu nic w zamian. Bardzo przykre, i gdyby właśnie nie ta prywatna pasja, to pewnie wszyscy by odeszli.

K.G.: Czyli takie wymaganie – pokazujcie, co wy tam robicie na tych uniwersytetach i instytutach, proszę o wyniki.

B.J.: Nawet śmialiśmy się, że gdzieś tam około profesury to każdy powinien mieć już plan, kiedy dostanie Nagrodę Nobla, bo inaczej to przecież nie da się pracować. Zresztą pewnie zwróciła pani uwagę, jeżdżąc po różnych uczelniach wyższych, że studenci są, przychodzą, chcieliby studiować – te kierunki ścisłe to może niekoniecznie, bo nie są łatwe – natomiast do pracy młodych ludzi nie ma, bo jak oni zobaczą, ile wynosi pensja, to prawie nikt się nie decyduje. Bo nie da się rozpocząć życia za wynagrodzenie tej wysokości.

K.G.: Myślę, że jesteśmy w jakimś momencie przesilenia, bo po prostu się tak nie da, więc to będzie musiało się zmienić.

B.J.: Ja mam taki komentarz, może z lekka filozoficzny. Podobno osoby starsze, które długo pracują, wszystkie, szczególnie z fizyki dążą do filozofii. Wprawdzie ja od tego zaczynałam, bo po skończeniu fizyki chodziłam dwa lata na filozofię, ale niestety, ponieważ pracowałam, nie mogłam jej skończyć. Ale gdzieś tam takie drobne fragmenty miłości do filozofii mi zostały. I ja uważam, że to, że się naukowców w pewien sposób tłumi, wynika z czegoś innego. W tej chwili tempo rozwoju we wszystkich dziedzinach jest tak wielkie, że coraz częściej normalny śmiertelnik już nie ogarnia nie tylko tego, co tam leży u podstaw, ale także kolejnych innowacji – proszę popatrzeć np. na komórki. I że to takie przygaszenie środowiska jest potrzebne po to, żeby cały świat złapał oddech, żeby mu dać święty spokój z tymi innowacjami i rozwojem.

K.G.: To ciekawy pomysł. 

B.J.: Wiem, że pewnie trochę obrazoburczy.

K.G.: Jeśli lubi pani filozofię, to podrzucę pani link do odcinka Radia Naukowego o filozofii fizyki. Profesor Wojciech Sady opowiadał.

B.J.: Z wielką przyjemnością posłucham.

K.G.: Bardzo pani dziękuję za rozmowę i te wszystkie wyjaśnienia. Zrozumiałam wszystko dzięki pani.

B.J.: To tym bardziej zapraszam na fizykę.

K.G.: Może być. Raz byłam w rezonansie magnetycznym na badaniach naukowych i usnęłam trochę. Strasznie się bałam, że zepsułam im te badania, ale oni mówią nie, nie, spoko. Bo ja tam miałam oceniać, co widzę. 

B.J.: Ale to świetnie, bo wyszła również faza odpoczynku. Prawie jakby pani medytację w jodze uprawiała. Dla nich to bardzo dobry punkt odniesienia.

K.G.: Wszystko drętwieje, ruszać się nie można.

B.J.: Tak, bo się długo leży i jeszcze się tłucze.

K.G.: Pani profesor Bożena Jasińska, Katedra Fizyki Materiałowej w Instytucie Fizyki na Wydziale Matematyki, Fizyki i Informatyki UMCS. Dziękuję pani bardzo.

B.J.: Również pani bardzo dziękuję.

Dodane:
1,3 tys.

Gość odcinka

Prof. Bożena Jasińska

Prof. Bożena Jasińska

Kierowniczka Katedry Fizyki Materiałowej w Instytucie Fizyki na Wydziale Matematyki, Fizyki i Informatyki Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie. Zajmuje się fizyką jądrową oraz fizycznymi metodami diagnostyki medycznej. Współautorka międzynarodowych patentów na badania nowymi metodami obrazowania PET.

Obserwuj Radio Naukowe

Ulubione

Skip to content